镁及镁合金具有低密度、高强度的优异性能,同时又有较强的减振性、优良的抗磁性,且可回收性能好,在交通、医用、航天、国防等领域具有广阔的应用前景。通常,材料的力学性能跟它的微观结构及内在机制紧密联系。近年来关于纳米孪晶强韧化的一些研究结果表明,在材料中引入孪晶结构能够改善材料的强度和韧性。目前,计算机模拟技术被广泛用于研究纳米尺度材料的力学行为及变形机制。其中分子动力学方法可以通过追踪原子的微观运动细节来反映微结构的演化过程,进而用于研究材料的宏观力学性能,已成为衔接微观尺度到宏观尺度的重要桥梁。本文以含有{10(?)2}孪晶界的镁双晶纳米柱为研究对象,采用分子动力学方法,模拟并讨论了镁双晶纳米柱在压缩载荷作用下的塑性变形机制。并重点讨论了温度对镁双晶塑性变形行为的影响。本文主要研究工作和取得的进展如下:1.对含有{10(?)2}孪晶界的镁双晶在压缩载荷作用下的塑性变形行为进行了模拟和深入讨论,给出了孪晶界迁移的微观过程及不同变形阶段的主要微观机制。研究表明,初始塑性变形由孪晶界迁移主导,并存在B/P界面转化的行为;对于塑性流动阶段出现的应力波动现象,是由于孪晶界迁移和基面滑移之间的竞争导致的;结合施密特因子,对二者之间竞争机制进行详细讨论,并发现基面滑移对孪晶界的迁移具有一定的抑制作用;在较高的压缩应变条件下(ε=0.104),纳米柱中出现{10(?)1}<10(?)2>新孪晶的形核。2.温度对镁双晶纳米柱塑性变形行为的影响(1)孪晶界迁移的临界应力随温度的升高而降低。这是因为原子在高温下愈加活跃,可以获得更多的能量来克服能垒,因此孪晶界迁移所需要的应力也越小。(2)塑性流动阶段,温度对基面上位错的形核及分解有显著影响,通过计算不同温度下基面滑移的广义层错能,得到:随着温度的升高,全位错越不易分解成肖克莱部分位错。当温度在200K以下时,基面位错主要以部分位错的形式出现;而当温度在200K以上时,基面位错主要以全位错的形式出现。此外,通过对微观变形过程的深入研究,发现:部分位错的形核随温度的升高逐渐变得困难。当温度在200K以上时,孪晶界附近未观察到部分位错形核。(3)温度对新孪晶的形核也有一定的影响。当温度为10K-200K时,纳米柱中出现{10(?)1}<10(?)2>孪晶;当温度为250K-500K时,纳米柱中只存在大量的基面位错,并未观察到新孪晶。这意味着,{10(?)1}<10(?)2>孪晶主要在低温时产生,高温下基面位错会对新孪晶的形核具有一定的抑制作用。